1、學必求其心得，業必貴于專精第1節實驗：探究小車速度隨時間變化的規律一、實驗目的1.進一步練習使用打點計時器,通過打出的紙帶測量瞬時速度。2。通過實驗獲取數據，利用圖像處理實驗數據。3.通過數據分析得出小車速度隨時間變化的規律。二、實驗設計1.實驗方案：如圖所示，把一端帶有滑輪的長鋁板平放在實驗桌上，鋁板上放一小車，小車一端連接穿過打點計時器的紙帶，另一端連接繞過滑輪系有槽碼的細繩.小車在槽碼的牽引下運動，通過研究紙帶上的信息,探究小車的速度隨時間的變化規律.2。實驗原理（1）計算瞬時速度使用毫米刻度尺測量每個計數點與第一個計數點間的距離，得出每相鄰兩個計數點間的距離x1、x2、x3，如圖所示。

2、由于各計數點的時間間隔比較短，可以用平均速度來代替瞬時速度.即v1,v2，。（2)根據vt圖像判斷速度的變化規律用描點法可作出小車的vt圖像，根據圖像的形狀可判斷小車的運動性質.利用vt圖線的斜率可求出小車的加速度。3。實驗器材電磁打點計時器（或電火花計時器)、復寫紙、導線、一端附有定滑輪的長鋁板、小車、紙帶、細繩、槽碼、刻度尺、交流電源、坐標紙。三、實驗步驟1。如圖所示,把附有滑輪的長鋁板放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點計時器固定在長鋁板上沒有滑輪的一端，連接好電路。2。把一條細繩拴在小車上，使細繩跨過滑輪，下邊掛上槽碼,把紙帶穿過打點計時器，并把紙帶的一端固定在小車的后面。3。把小車

3、停在靠近打點計時器處，啟動計時器，然后釋放小車， 一定先接通電源，后釋放小車讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一系列小點，隨后關閉電源。4。增減所掛槽碼的個數(或在小車上放置重物),換上新的紙帶,按以上步驟再做兩次實驗。四、數據處理1.瞬時速度的計算（1）從幾條紙帶中選擇一條點跡最清晰的紙帶，舍掉開始紙帶的選取一些比較密集的點，在后面便于測量的地方找一個點，作為計數始點，以后依次每五個點取一個計數點，并標明0、1、2、3、4、如圖所示。(2）依次測出01、02、03、04、的距離x1、x2、x3、x4、，填入表中。位置123456長度x1x2x3x4x5x6各段長度021324354

4、6時間間隔-v/（ms1）（3）1、2、3、4、各點的瞬時速度分別為:v1、v2、v3、v4。將計算得出的各點的速度填入表中。(4)根據表格中的數據，分析速度隨時間變化的規律。2。作出小車運動的vt圖像(1）定標度：坐標軸的標度選取要合理，應使圖像大致分布在坐標平面中央。（2）描點：描點時要用平行于兩坐標軸的虛線標明該點的位置坐標.（所描的點一般用“標明）在描點時最好用坐標紙,使圖線占據坐標平面的大部分面積。（3)連線:畫一條直線，讓這條直線通過盡可能多的點，不在線上的點均勻分布在直線的兩側，偏差比較大的點舍去,如圖所示.（4）觀察所得到的直線，分析物體的速度隨時間的變化規律。3.求解加速度根

5、據所畫vt圖像的斜率,求出小車運動的加速度a。計算小車的加速度時，應選取相距較遠的兩點，可以減小誤差。五、誤差分析1.根據紙帶測量的位移有誤差。2。作vt圖像不準確有誤差。3.鋁板的不同部位粗糙程度不完全相同.六、注意事項1。開始釋放小車時，應使小車靠近打點計時器。2。先接通電源，等打點穩定后，再釋放小車。3。打點完畢,應立即斷開電源.4.牽引小車的槽碼個數要適當，以免加速度過大而使紙帶上的點太少，或者加速度太小，而使各段位移差別不大，誤差增大.5。要區分打點計時器打出的計時點和人為選取的計數點，一般在紙帶上每隔四個計時點取一個計數點，若電源頻率為50 hz,則時間間隔t0。1 s.6.在坐標

6、紙上畫vt圖像時，注意坐標軸單位長度的選取，應使圖像盡量分布在較大的坐標平面內.要點1實驗原理和實驗操作例1 在“探究小車速度隨時間變化的規律的實驗中，（1）實驗室提供了以下器材:電火花計時器、一端附有滑輪的長鋁板、小車、紙帶、細繩、槽碼、刻度尺、交流電源、停表、彈簧測力計。其中在本實驗中不需要的器材是.(2）按照實驗進行的先后順序，將下述步驟的代號填在橫線上。a。把穿過打點計時器的紙帶固定在小車后面b.把打點計時器固定在鋁板沒有滑輪的一端，并連好電路c。換上新的紙帶，再重做兩次實驗d。把長鋁板平放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面e。使小車停在靠近打點計時器處,接通電源，放開小車，讓小車運動f。把

7、一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪，下邊吊著合適的槽碼g.斷開電源，取出紙帶解析（1）本實驗需要測量的物理量是位移和時間，用打點計時器打出的紙帶上的點就可以算出時間，用刻度尺可以測出兩點間的距離，因此，不需要彈簧測力計和停表。（2）根據實驗的步驟，正確的順序應為dbfaegc。答案（1）彈簧測力計、停表（2）dbfaegc 針對訓練1 如圖甲所示的（圖中長鋁板水平固定）是高中物理常用的力學實驗裝置，現用該裝置完成“探究小車速度隨時間變化的規律”。甲（1）圖乙中的實驗照片是否有實驗錯誤、不合理或不必要之處？若存在問題，請指明問題所在。乙(2）下列哪些措施能有助于減小實驗的誤差。a.選用輸出電壓穩

8、定性更佳的恒定電源b.選用輸出電壓變化周期更穩定的交流電源c.調節滑輪高度，使拉線與長鋁板平行d.實驗中滿足槽碼質量m遠小于小車的質量me.實驗前先平衡小車與鋁板間的摩擦力解析（1）照片a：實驗有錯誤之處，選用蓄電池作為電源.照片b:實驗有不合理之處,小車起始點離打點計時器過遠。(2）選用輸出電壓穩定性更佳的恒定電源，打點計時器不能計時，a錯誤;選用輸出電壓變化周期更穩定的交流電源可使打點周期穩定，減小誤差，b正確；調節滑輪高度,使拉線與長鋁板平行，可減小誤差,c正確；測定小車的速度不需要滿足槽碼的質量m遠小于小車的質量m，也不需要實驗前先平衡小車與鋁板間的摩擦力，d、e錯誤。答案（1）見解析

9、(2）bc要點2實驗數據處理例2 在“探究小車速度隨時間變化的規律的實驗中，如圖所示為記錄小車運動情況的一條紙帶，圖中a、b、c、d、e為相鄰的計數點，相鄰計數點間的時間間隔t0。1 s。（1)計算d、c、b各點的瞬時速度,vd m/s，vc m/s,vb m/s。(2）在如圖所示坐標系中作出小車的vt圖像，并根據圖像求出a.解析（1)若時間較短，平均速度可以代替某點的瞬時速度。d點的瞬時速度vd cm/s390 cm/s3.90 m/sc點的瞬時速度vc cm/s264 cm/s2.64 m/sb點的瞬時速度vb cm/s138 cm/s1。38 m/s(2）由（1)中數據作出小車的vt圖像

10、如圖所示,由圖線的斜率可求得它的平均加速度a m/s212。6 m/s2答案（1）3。902.641.38（2)圖見解析12.6 m/s2方法凝煉由紙帶求加速度的方法如圖所示的紙帶各計數點1、2、3、4、5、所對應的速度分別是v1、v2、v3、v4、v5、，t為計數點間的時間間隔。（1）圖像法由多組數據描繪出vt圖像,vt圖像中直線的斜率即為物體運動的加速度.此法有利于減小偶然誤差，并能剔除誤差較大的數據。（2)平均值法a1，a2，a3,an。求加速度的平均值。從結果看,真正參與運算的只有v1和vn1，中間各點的瞬時速度在運算中都未起作用，一般不用此方法. 針對訓練2 某同學利用圖（a）所示的

11、實驗裝置探究物塊速度隨時間的變化。物塊放在桌面上，細繩的一端與物塊相連，另一端跨過滑輪掛上鉤碼。打點計時器固定在桌面左端,所用交流電源頻率為50 hz。紙帶穿過打點計時器連接在物塊上。啟動打點計時器，釋放物塊，物塊在鉤碼的作用下拖著紙帶運動。打點計時器打出的紙帶如圖（b）所示(圖中相鄰兩點間有4個點未畫出）。根據實驗數據分析，回答下列問題：（1)在打點計時器打出b點時,物塊的速度大小為m/s。在打出d點時,物塊的速度大小為m/s;（保留2位有效數字）（2）物塊的加速度大小為m/s2。(保留2位有效數字)解析(1）根據紙帶上某點的瞬時速度等于一小段時間內的平均速度，所以vb m/s0。56 m/

12、s，vd m/s0。96 m/s。（2）根據a，代入數據整理可得a2.0 m/s2.答案（1）0。560.96(2）2。01.(多選）下列關于打點計時器的說法中正確的是（）a。電磁打點計時器是利用振針上下振動,通過復寫紙在紙帶上留下一行小點b。電火花計時器是利用火花放電的原理來工作的c.我國中學實驗室中的打點計時器直接接到實驗臺上的插座上使用，這種打點計時器是電磁打點計時器d。從減小紙帶運動中所受阻力的角度考慮,選電火花計時器較電磁打點計時器好解析根據電磁打點計時器和電火花計時器的構造知，選項a、b正確；電火花計時器由于利用的是火花放電的原理來工作的，使用時摩擦較電磁打點計時器的小，選項d正確

13、；我國使用的是220 v交流電,所以直接接到實驗臺上的插座上使用的打點計時器應該是電火花計時器，選項c錯誤。答案abd2。下列實驗過程中正確使用打點計時器的步驟順序是（)啟動電源，用手水平拉動紙帶，紙帶上就打出一行小點關掉電源取下紙帶，從能夠看清的某個點開始，往后數若干個點，如果數出n個點，這些點劃分出的間隔數是（n1），由此計算出紙帶從第1個點到第n個點的運動時間把紙帶裝好了解打點計時器的結構，然后把它固定的桌子上用刻度尺測量出從第1個點到第n個點的距離a. b。c。 d。解析進行實驗前應充分了解打點計時器的結構和工作原理，并安裝好打點計時器，在接通電源前，要將紙帶裝好，實驗開始時應先接通電

14、源，等打點計時器工作穩定后再拉動紙帶,打點結束后，應立即關閉電源以保護打點計時器，將紙帶與打點計時器分離后，進行紙帶的處理,故選項a正確.答案a3。“利用電火花計時器研究小車速度隨時間變化的規律”的實驗中。(1)下述器材中不需要的是（用代號表示)。 220 v交流電源;電火花計時器；秒表；小車；帶滑輪的長鋁板;紙帶；天平；刻度尺（2)如圖所示是某同學實驗時得到的一條紙帶（實驗中交流電源的頻率為 50 hz），依照打點的先后順序取計數點1、2、3、4、5、6、7,相鄰兩計數點間還有4個點未畫出，測得x11.42 cm，x21。91 cm，x32.40 cm，x42.91 cm,x53。43 cm

15、,x63。92 cm.打計數點2時紙帶的速度大小v2 m/s（保留2位有效數字）；如果當時電網中交流電的頻率f49 hz，而做實驗的同學并不知道，那么由此引起速度的測量值比實際值偏（選填“大或“小”）.解析（1）電火花計時器使用220 v的交流電源，可以直接記錄時間,不需要秒表。在該實驗中，不需要測量質量，所以不需要天平。故不需要的器材為。（2）打計數點2時紙帶的瞬時速度為v2 m/s0.17 m/s。如果當時電網中交流電的頻率f49 hz，則實際的打點周期大于0。02 s，而進行計算時仍用0.02 s,所以速度的測量值比實際值偏大。答案（1） (2）0.17大4.一個物體拖動紙帶運動，獲得打

16、點計時器打出的一段紙帶如圖所示，每兩個計數點之間的時間間隔為0。1 s，打點計時器打下計數點3時物體的瞬時速度為；打點計時器打下計數點4時物體的瞬時速度為；物體的加速度為。解析v3 m/s0。50 m/sv4 m/s0。65 m/sa m/s21.50 m/s2答案0。50 m/s0。65 m/s1。50 m/s25.如圖所示，某同學在做“研究小車速度隨時間變化的規律的實驗中，由打點計時器得到表示小車運動過程的一條清晰紙帶,紙帶上兩相鄰計數點的時間間隔為t0.10 s，其中x17。05 cm,x27。68 cm、x38.33 cm、x48.95 cm、x59。61 cm、x610.26 cm.（1）求計數點3處的瞬時速度的大小；（2）作